JPH02217454A - 溶融めっき鋼板のエッジオーバーコート及び表面疵の防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続溶融亜鉛めっき等での溶融金属あるいは
液体をワイピングする場合において、鋼板のエツジ部の
めっき厚さが鋼板中央部より厚くなる、いわゆる、エツ
ジオーバーコートを防止する方法及び鋼板の表面に発生
する波状模様等の表面欠陥を防止する方法に関するもの
である。

（従来の技術） 連続溶融亜鉛めっき法は、一般に、フラックス法あるい
は水素還元法等で表面活性化処理を行った鋼板（以下「
ストリップ」という）を溶融亜鉛に浸漬した後、ガスワ
イピングノズルにより過剰に付着した溶融亜鉛を絞り取
ることによってストリップ表面に合金層を介して所定厚
さの亜鉛皮膜を形成するものである。

ところで、近年防錆鋼板としての溶融亜鉛めっき鋼板の
需要増に伴って生産性向上およびコスト低減を目的に連
続溶融亜鉛めっき設備では高速化、自動化および薄目付
化が要求されるとともに亜鉛めっき厚さの均一化、美麗
化が要求されている。

一般に、ガスワイピングにおいては、ストリップエツジ
部の目付厚さがストリップ中央部に比べて厚くなるエツ
ジオーバーコートが発生する。また、ストリップ表面に
はストリップ進行方向及び幅方向の波状のめっきむらが
発生する。この波状のめっきむらは、ミミズ疵とかサザ
波とか呼ばれ、特に薄目付を行う時、すなわちストリッ
プの搬送速度を下げて、ワイピングガス圧力を大きくし
た時に多く発生する事が判明している。

これらエツジオーバーコート及び表面疵は、外観性の低
下のため、不良成品や、グレードダウン、コストダウン
の原因となる。

これらエツジオーバーコート及び表面疵は、特にめっき
直後に加熱合金化処理が行われるガルバニール（合金化
処理溶融亜鉛めっき）において、めっき厚さが厚いエツ
ジ部及び表面疵部分の合金化が遅れ品質不良の原因とな
る。また、通常の溶融めっき製品の場合でも、特にエツ
ジオーバーコートはコイル巻取り時における背筋れの原
因になる。

このようなエツジオーバーコート及び表面疵発生の問題
に対しては、従来より種々の防止対策がとられてきた。

■　エツジオーバーコートの防止対策 第１の例は、第８図に示すようにワイピングガス圧力の
スリットギャップにおいて、ストリップ２の幅より若干
狭い位置よりワイピングノズル１の両側に向かって勾配
を付け、ストリップエツジ部に衝突するワイピングジェ
ットの動圧を増加させることによりエツジ部の溶融亜鉛
絞り力を大きくする方法である。

第２の例は、特開昭５７−１５８３６３号に代表される
補助ノズル方式である。すなわち、第９図に示すごとく
ワイピングノズル１の上部にあってストリップ２のエツ
ジ部にあたる両側にノズル幅方向に移動可能な補助ノズ
ル３を設けることによりストリップエツジ部の絞り力を
強化する方法である。

第３の例は、特開昭５７−４７８６２号に示されるエツ
ジプレート方式である。本方式は、第１０図に示すごと
くストリップエツジ部において、ワイピングジェットが
衝突する部分にダミーのプレート４を設けることにより
エツジオーバーコートを防止する方法である。

なお、第８図〜第１０図中、５はノズルスリット、５°
はノズル中央部の狭スリット部、５″はノズルエツジ部
の広スリット部、６は補助ノズルのスリットを示す。

■　表面疵の防止対策 第１の例は第１１図に示すように、ワイピングノズル１
の出口スリット５の加工精度を向上させ、ワイピングガ
ス流れがスリット５の微細な凹凸部によって乱されるの
を防止すると共に、ノズルヘッダー７の内部に整流板８
を設けて板幅方向の乱れを防止する方法である。

第２の例は第１２図に示すように、非酸化性雰囲気のチ
ャンバー９を溶湯めっき金属浴１０の上部に設け、その
内部で電磁力を誘起し、かつガスワイピングしながらめ
っき付着量を制御する事により、ストリップから払拭さ
れた余剰溶融めっき金属がワイピングガスの乱れによっ
て縞模様の表面疵となる事を防止する方法である（特開
昭６１−２０４３６３号公報）。

なお、第１２図中１１は電磁力発生装置を示す。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら前述の防止対策では以下に示す問題点があ
る。

■　エツジオーバーコート防止対策 まず、第１の例では、ストリップ幅が変わると、ストリ
ップエツジ部にあたるノズルスリットのギャップが異な
るため、エツジオーバーコートの度合が異なる。従って
エツジオーバーコートを十分に防止するには、ノズルを
交換する必要があり生産性が低下する欠点がある。また
、エツジ部のスリットギャップが広くガス噴出量も多い
ため、スプラッシュや騒音の発生が著しい。特に、スプ
ラッシュの多発はワイピングノズルやストリップを汚染
し、ノズル清掃による生産性低下および品質低下を招く
という問題点がある。

第２の例においては、ストリップ幅が変わるごとに補助
ノズルのみを移動すればよく、第１の例のようなノズル
交換による生産性低下の問題は回避できるものの、スプ
ラッシュや騒音の発生に対しては上記第１の例と同様に
ノズルの頻煩な清掃は免れない。

第３の例では、エツジプレートとストリップとの平行度
、すなわち板厚方向のずれが大きくなるとエツジオーバ
ーコート防止効果が低減するため、通仮によるストリッ
プの振動にあわせエツジプレートをストリップに平行に
追従させなければならない。この追従機構は、高速通板
では、高応答性、高精度が要求され設備費の高騰を招く
欠点がある。

■　表面疵防止対策 第１の例では、ワイピングノズル出口のスリットギャッ
プが幅方向で微小に変形している事によコっで起こる乱
流やノズルヘッダー内部の偏流によって起こるワイピン
グガス流れの乱れは抑制されるが、ワイピングガスがス
トリップに衝突した後上下方向に流れて行く途中でスト
リップ表面上の溶融めっき金属とワイピングガス流れと
の干渉により発生する波状模様圧を防止する事はできな
い。

第２の例では、非酸化性雰囲気ガスをチャンバー内に供
給する部分や排出する部分でワイピングガス流れに乱れ
が起こり、ストリップ表面の溶融めっき金属にかえって
波状模様圧が起こりやすくなる事がある。そしてチャン
バーの入口や出口のシール部分にストリップが接触し、
ひっかき疵を多発させる。更に、非酸化性ガスのランニ
ングコストが高く不利である。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解消すべくエツ
ジオーバーコートの発生要因であるストリップへの衝突
噴流のエツジ部での偏流や表面疵の発生要因である溶融
めっき金属の波動現象を電磁力を利用して抑制すること
によってエツジオーバーコートやストリップの幅方向に
発生する表面疵を防止する方法を提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段） ■　エツジオーバーコートについて 本発明者らは、エツジオーバーコートの発生機構を究明
するためにワイピングノズル幅方向の噴流の動圧分布、
ストリップ面上のワイピングガス流れおよび溶融亜鉛流
れに関して種々の実験・研究を行った結果以下の知見を
得た。以下、第４図に示すワイピング模式図に従って説
明する。

すなわち、ワイピングノズルからのガス噴流は、ストリ
ップ２に衝突した後、ストリップ２に沿って上下に分流
するが、ストリップ２に沿って流れるガス流についてみ
ると、第４図（ロ）中矢印で示すようにストリップ中央
部ではストリップ２に平行であるのに対して、ストリッ
プエツジ付近では外向きに流れる。この外向き偏流によ
って、ストリップ面上に付着した溶融めっき金属１２の
うちエツジより中央寄りの部分のものがエツジ方向に流
動し、さらに溶融めっき金属１２の表面張力によりスト
リップエツジへ付着する。この状態で２めっき金属が凝
固するため、第４図（イ）に示すようにエツジ部のめっ
き厚さが中央部より厚くなるエツジオーバーコートが発
生することが判明した。したがって、ストリップ面上の
衝突ワイピングガスの外向き偏流を抑制すればエツジオ
ーバーコートの低減が望める。

以上の知見を得た上で本発明者らは下記に示す方法でエ
ツジオーバーコートを防止することが可能となることを
つきとめた。すなわち、一般に磁場中を運動する電導流
体が電磁場の作用をうけて運動すると静電力と電磁力を
受ける。単位体積当たりに働くそれらの力（ローレンツ
力）は、下記０式の様に表される。

Ｆ−ρ。Ｅ＋ＪＸＢ（Ｎ／ボ）　・・・　■但し、ρ。

：電荷密度（Ｃ／イ） Ｅ；電場強度（Ｖ／ｍ） Ｊ：電流密度（Ａ／ボ） Ｅ：ｉｉ束密度（肺／ｒｒｒ） 溶融金属の場合、電荷密度ρ、が小さいため、ローレン
ツ力Ｆは下記０式の様に近似される。

ＦζＪ　Ｘ　Ｂ　（Ｎ／ポ）　・・・　■従って、ワイ
ピングガスの外向き偏流を抑制、打消す様にするべく、
電磁力を電流密度Ｊ又は磁束密度Ｂの大きさにより制御
すれば、エツジオーバーコートの防止が可能となる（第
２図参照）。

■　表面疵について 本発明者らは表面疵の発生要因である液膜表面波動現象
の解明のため種々の実験・研究を行った結果、以下の知
見を得た。■ストリップ幅方向に発生する横波状の模様
底の発生には、ワイピングノズルの形状は影響し、ない
。■ガスワイピング用のノズル圧力を大きくするほど波
長は短くなる。

■ストリップの搬送速度を下げるほど、波長は短くなる
。等の現象が明らかになった。その結果、横波模様はス
トリップ表面の溶融めっき金属の液膜流れと、ワイピン
グノズルより噴出されたワイピングガスがストリップに
衝突し、その後ストリップにそって流れる時の平板境界
層の不安定波動との相互作用で発生する事が判明した。

従って、この横波状の模様底の発生を防止するためには
、ストリップ表面上の溶融めっきが凝固しない間に、ス
トリップ表面のワイピングガス流れを乱さずに、電磁力
を溶融めっき層に作用させ、横波状模様発生の波動現象
を抑制すればよい事が判った。

かかる電磁力を溶融めっきに作用させるためには、例え
ば第５図に示す様にストリップ２の搬送方向に沿って多
数段に電磁コイル１３を設置し、各電磁コイル１３ａ〜
１３ｅの電源には上部電磁コイル１３ａから下部電磁コ
イル１３ｅまで順次位相をずらせた多相交流を用いれば
よい。この様に設置した一連の電磁コイル１３ａ−１３
ｅに多相交流を通電すると、以下の電磁誘導現象が発生
するからである。

第６図において前記したようにコイル１３ａ〜１３ｅに
多相交流を通電するとストリップ２の表面に付着した溶
融めっき金属中１２にストリップ幅方向に（Ｏ■力方向
電流ｉが発生する。そして位相のずれによって誘導電流
も順次移動して行き、同時に、その誘導電流と磁場との
相互作用によりストリップの中心部へ向かう電磁力が発
生し、その力がストリップの搬送方向とは逆の方向に移
動してゆく。その結果、ストリップ表面に付着した溶融
めっき金属１２に発生する横波状模様底Ａは抑制される
ことになる。

この時発生する電磁力（ローレンツ力）Ｆは前記０式で
近イ以され、更に下記０式の如く表される。

また磁界の浸透深さδも下記０式の如く表される。

ｒ＝ＪｘＢ＃（Ｂ”／２μ）−（１／２）・（１−ｅ−
””）＝（Ｂ”／２μ）　・［１−ｅｘｐ（−Ｚｔ／δ
）／２］　（Ｎ／ｒｔｆ）・・・　■ δ＝　　　　π・　・σ・μ　（ｍ） 但し、μ：透磁率（Ｈ／　ｍ　） Ｌ：めっき厚さ（ｍ） ｆ：周波数（Ｈｚ） σ：電気伝導率＜　Ｓ　／　ｍ　） 従って、溶融亜鉛めっきの場合１−以下の横波模様を抑
制するには、周波数を数千ＫＨｚ以上にしなければなら
ない。

本発明は上記知見及び考え方に基づいて成されたもので
あり、その第１の要旨とするところは、溶融めっき金属
浴中を通過させたストリップ表面に付着しためっき金属
をワイピングしてめっき厚さを制御した後、板幅方向中
心部に電磁力が働くよう前記ストリップの両エツジ部に
磁界を発生させ、エツジ部のめっき金属厚さを制御する
ことである。

また第２の要旨とするところは、溶融めっき金属浴中を
通過させた鋼板表面に付着しためっき金属をワイピング
してめっき厚さを制？；ａした後、板厚方向中心部に電
磁力が働くよう前記銅板に磁界を発生させ、ワイピング
ガス流れの乱れによるめっきむらを防止することである
。

第１の本発明゛では、ストリップ表面上を流れるワイピ
ングガスのエツジ部における外向き偏流を抑制する方法
として、ストリップエツジ部において、ストリップと接
触せず、かつストリップを挟持する様に、電磁石を設置
するのである。そして、その電磁石の上流又は下流側に
電極を設置して溶融めっき金属中に電流を流し、この電
流と磁界との相互作用により板幅方向中心部へ向かう電
磁力を誘起させるのである。しかして、この電磁力が、
ストリップエツジ部の外向き偏流の抵抗となり、工・ラ
ジオ−バーコートを防止する（第２図参照）。

第２の本発明では、ストリップ表面上を流動する溶融め
っき金属において発生する横波状の模様疵を抑制する方
法として、ワイピングノズルの直後にストリップ表面上
のワイピングガス流れが乱れない様に多段に電磁コイル
を設置し、各電磁コイルには上部電磁コイルから下部電
磁コイルまで順次位相をずらせた多相交流電源を供給す
るのである。すると、電磁コイルによって生じた移動磁
場とその中を反対方向に通過して行くストリップとの相
互作用によりストリップ表面に誘導電流が発生する。こ
の移動する誘導電流と磁場との作用で、ス、トリップ表
面より中心へ向かう電磁力が発生し、その力は搬送方向
とは逆方向に移動してゆく。しかしてこの時ストリップ
表面に発生しつつある横波状模様底は、電磁力により内
部に押さえ込まれるようにして、発生を防止される。　
　　′（実　施　例） 以下、本発明を第１図〜第３図及び第５図〜第７図に示
す実施例に基づいて説明する。なお、第１図〜第３図及
び第５図〜第７図中、第４図及び第８図〜第１２図と同
一番号は同一部分あるいは相当部分を示し詳細な説明を
省略する。

第１図及び第５図に示すように、ストリップ２は溶融め
っき金属浴１０を連遇し、一定の速度で引き上げられ、
一対のワイピングノズル１からのガスジェットにより、
過剰に付着した溶融めっき金属が絞り取られ、一定のめ
っき厚さに制御される。

１４は第１の本発明方法に使用するエツジオーバーコー
ト防止装置であり、本実施例では、ワイピングノズル１
の上方、すなわち下流側でワイピングジェットの邪魔に
ならない位置に設置したものを示している。そしてこの
ワイピングノズル１とエツジオーバーコート防止装置１
４を構成する電磁コイル１３の上下に、ガイドロール１
５．１５”を設置し、これを用いて、溶融めっき金属に
通電するのである。

通電方法としては、溶融めっき金属浴１０に電極を挿入
してもよいし、また本実施例の様にガイドロール１５．
１５’を用いて通電してもよい。

しかして、通電によりめっき金属は加熱され、かわき線
（凝固ライン）は上昇する。なお、電磁コイル１３は、
めっき金属が凝固するまでの間に設けなければならない
ことは勿論である。

第３図はストリップ２のエツジ部に設けた電磁コイル１
３の断面図である。本実施例の場合、第１図、第３図（
イ）に示すように端面が５０＋＋ｎＸ５０閣の電磁コイ
ル１３をストリップ２の搬送方向に６個直列に、ストリ
ップ２から約２０ｍｍ離して設置し、磁束密度をＯ〜１
．５（Ｔ）、電流値をＯ〜０．５　　（Ａ）の間で変化
させ、エツジオーバーコートを最も防止できる様に設定
した。

なお、ストリップ幅が変化した時には、例えば電磁コイ
ル１３に車輪を付けて、ガイドレール上をストリップ幅
に合わせて移動したり、第３図（ロ）に示すように、電
磁コイル１３をストリッ　２１幅方向に多数設置し、ス
トリップ幅に合わせて磁場を変えてもよい。

下記表は上記した条件で製造した亜鉛めっき鋼板のエツ
ジオーバーコートの状況を溶解法で測定した結果と、従
来法すなわち第８図に示す方法により製造した亜鉛めっ
き鋼板のエツジオーバーコート状況を比較したものであ
る。なお、従来法、におけるスリットギャップはノズル
中央部で１ｆｆＩＩ１１、両サイドで１．２　ｍである
。

表 上記表に示すごとく、第１の本発明方法による実施例は
、従来法に比べて、エツジオーバーコートが非常に低減
していることが判る。又亜鉛めっき鋼板の表面品質及び
めっき密着性については、それぞれ外観目視及び１８０
°曲げ後のテープ剥離を行った結果、本実施例による製
品と従来法による製品とに差異は認められなかった。

第５図中１６は第２の本発明に使用する表面疵防止装置
であり、筒状の風箱１７と多段の電磁コイル１３ａ〜１
３ｅとから構成され、前記第１の本発明方法に使用する
エツジオーバーコート防止装置１４と同様の位置に設置
されている。

すなわち前記風箱１７は、その内部をストリップ２及び
ワイピングガスが通過できるようになっており、従って
二〇風箱１７の内部は第７図に示すようにストリップ２
に沿って流れているワイピングガスの平板境界層流れに
乱れを発生させないようにスムーズに風が流れるように
設計されている。そして、この風箱１７の内部には多段
の電磁コイル１３ａ〜１３ｅが設置されており、ここで
電磁力をストリップ２の表面に発生させて、波状模ｍ＊
を抑制するのである。

この第２の本発明方法の場合には、風箱１７の内部のス
トリップ通過部の大きさは、何等限定されないが、とく
にストリップ２と電磁コイル１３との距離は近いほど電
磁力は大きくなり有利である。さらに電磁コイル１３は
多段になるほど電磁力の有効ゾーン長が長くなり、波状
模様底の発生防止には有利である。

なお、第２の本発明方法を使用すれば、通常のガスワイ
ピングのみを行った場合よりも、多少めっき厚さが薄く
なる為、あらかじめ電磁力によるワイピング効果を考慮
して、めっき厚さの目標値を設定しなければならない。

第５図に示す第２の本発明方法に使用する表面疵防止装
置〔電磁コイル：５段、磁束密度＝０．８（Ｔ）、周波
数：　９０００ＫＨ２）を使用し、ライン速度１２４ｍ
ｐｍ、ワイピングガス圧力０．７　ｋｇ／ｃｆｆｌ、ワ
イピングノズル開度０．９　ａｍ、両面目付９０　ｇ　
／　ｎｆの条件で製造した亜鉛めっき鋼板（幅１２５０
ａｕａｘ厚さ０．６■）は何等表面横波状模様疵は発生
せず表面性良は良好であった。

（発明の効果） 以上説明したように第１の本発明方法は、溶融めっき金
属浴中を通過させたストリップ表面に付着しためっき金
属をワイピングしてめっき厚さを制御した後、板幅方向
中心部に電磁力が働くよう前記ストリップの両エツジ部
に磁界を発生させ、エツジ部のめっき金属厚さを制御す
るものであって、溶融めっき鋼板において表面品質およ
びめっき密着性になんら影響を与えることなくエツジオ
ーバーコートを防止できる。

また第２の本発明方法は、溶融めっき金属浴中を通過さ
せたストリップ表面に付着しためっき金属をワイピング
してめっき厚さを制御しに°後、板厚方向中心部に電磁
力が働くよう前記ストリップに磁界を発生させ、ワイピ
ングガス流れの乱れを防止するものであって、溶融めっ
き鋼板において表面品質になんら影響を与えることなく
ストリップ表面に発生する波状模様底の発生を防止でき
る。

すなわ）、本発明は両者共連続溶融めっき鋼板製造ライ
ンへ用いてきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の本発明方法を説明するための図面、第２
図は第１の本発明方法の原理説明斜視図、第３図（イ）
（ロ）は第１の本発明方法に使用する電磁コイル配置位
置の説明図、第４図はエツジオーバーコート発生時のワ
イピング模式図で、（イ）は平面からみた断面図、（ロ
）は正面図、第５図は第２の本発明方法を説明するため
の図面、第６図は第２の本発明方法の電磁力発生メカニ
ズムを示す概念図、第７図は第２の本発明方法に使用す
る装置の横断面図、第８図〜第１０図は従来のエツジオ
ーバーコート防止方法の説明図、第１１図は従来の表面
疵防止方法に使用するワイピングノズルの説明図、第１
２図は従来の表面疵防止方法の説明図である。 １はワイピングノズル、２はストリップ、１３は電磁コ
イル、１５．１５°はガイドロール、１７は風箱。 第１図 第２印 第５図 第３図 （イ） 第４図 第１ｆ図 第１２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融めっき金属浴中を通過させた鋼板表面に付着
   しためっき金属をワイピングしてめっき厚さを制御した
   後、板幅方向中心部に電磁力が働くよう前記鋼板の両エ
   ッジ部に磁界を発生させ、エッジ部のめっき金属厚さを
   制御することを特徴とする溶融めっき鋼板のエッジオー
   バーコート防止方法。
2. （２）溶融めっき金属浴中を通過させた鋼板表面に付着
   しためっき金属をワイピングしてめっき厚さを制御した
   後、板厚方向中心部に電磁力が働くよう前記鋼板に磁界
   を発生させ、ワイピングガス流れの乱れによるめっきむ
   らを防止することを特徴とする溶融めっき鋼板の表面疵
   防止方法。